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1 台車枠の強度評価 - 鉄道総合技術研究所

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平成26年度 車両技術展示会
平成26年度 車両技術展示会
【概要1】
概要1】
台車枠には疲労き裂が発生することがあり、
その主な発生原因は、
台車枠の強度評価
溶接品質不良
不十分な強度判定法の適用
不適切な溶接設計
車両構造技術研究部(車両強度)
不十分な負荷・応力の把握
等
八木 毅
です。
Railway Technical Research Institute
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平成26年度 車両技術展示会
平成26年度 車両技術展示会
台車枠の溶接部における過去の損傷事例
【概要2】
概要2】
本評価は、
① 表側溶接止端部起点の損傷
疲労き裂の発生原因の推定および発生の防止
を目的として、
② 裏側溶接止端部起点の損傷
③ 溶接ルート起点の損傷
溶接状態の調査
静荷重試験・走行試験・疲労試験
等
を行います。
Railway Technical Research Institute
Railway Technical Research Institute
平成26年度 車両技術展示会
平成26年度 車両技術展示会
静荷重試験・走行試験
溶接状態の調査
台車枠の主な溶接部について、
断面の金属組織観察により
溶接状態の調査を行います。
台車枠に関するJIS
JIS E 4207:
4207:2004 「鉄道車両-台車-台車枠設計通則」
(JIS E 4208:
4208:2004 「鉄道車両-台車-荷重試験方法」)
鉄道車両の安全性確保のため、走行装置の重要部品
である台車枠の負荷条件、強度、構造など設計の共通
的な条件が規定されています。
応力限界図
つなぎはり
台車枠の強度評価
Railway Technical Research Institute
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1
平成26年度 車両技術展示会
応力限界図
SM400のとき
SM400のとき (単位 MPa)
MPa)
引張強さσ
引張強さσB:400
降伏に対する許容応力σ
降伏に対する許容応力σ0 : 205
σ0
評価対象の継手の強度等級を決定
疲れ許容応力(母材)σ
疲れ許容応力(母材)σW1: 135
走行試験で応力測定
(非仕上げ) σW2 : 70
σW1~σW3
変
動
応
力
-σ0
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走行試験
判定曲線による評価
(G仕上げ) σW3 :110
応力頻度分布を作成
σB
σ
判定曲線による累積被害度の算定
σ0
(止端部等判定曲線およびルート溶接金属判定曲線)
平均応力
Railway Technical Research Institute
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【走行試験で実働応力を測定】
平成26年度 車両技術展示会
応力
【応力頻度分布に整理】
時間
最大応力範囲
【強度評価】
応力範囲△σ
σ
応力
走行試験の応力波形
時間
走行試験の応力波形から
応力頻度分布を求めます。
最大応力範囲が打切り限界以下であれば
問題ありません。
頻度
応力範囲△σ
Railway Technical Research Institute
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判定曲線
Δσi
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まとめ
溶接部の状態調査
台車枠の強度評価
ni
Ni
繰返し数N
静荷重試験・走行試験
疲労試験
等
【寿命評価】
累積被害度=Σni/Niで評価
累積被害度が1のときに寿命とします。
ni:使用期間中の応力発生回数推定値
Ni:疲労破壊に対する限界繰返し数
Railway Technical Research Institute
新しい台車枠の設計・製作、台車枠の維持・管理、
台車枠の改造等における
疲労き裂の発生の防止
疲労き裂が発生したとき
発生原因の推定
Railway Technical Research Institute
2
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